函数用法和底层分析

函数是可重用的程序代码块。函数的作用，不仅可以实现代码的复用，更能实现代码的一致性。一致性指的是，只要修改函数的代码，则所有调用该函数的地方都能得到体现。
在编写函数时，函数体中的代码写法和我们前面讲述的基本一致，只是对代码实现了封装，并增加了函数调用、传递参数、返回计算结果等内容。
为了让大家更容易理解，掌握的更深刻。我们也要深入内存底层进行分析。绝大多数语言内存底层都是高度相似的，这样大家掌握了这些内容也便于以后学习其他语言。

函数简介

1.一个程序由一个个任务组成;函数就是代表一个任务或者一个功能。
2．函数是代码复用的通用机制。

Python函数分类

Python中函数分为如下几类∶

1.内置函数

我们前面使用的str()、list()、len()等这些都是内置函数，我们可以拿来直接使用。

2.标准库函数

我们可以通过import语句导入库，然后使用其中定义的函数

3.第三方库函数

Python社区也提供了很多高质量的库。下载安装这些库后，也是通过import语句导入，然后可以使用这些第三方库的函数

4.用户自定义函数

用户自己定义的函数，显然也是开发中适应用户自身需求定义的函数。今天我们学习的就是如何自定义函数。

函数的定义和调用

核心要点

语法：

def 函数名([参数列表])：

　　‘’‘文档字符串’‘’

　　函数体/若干语句

要点

1．我们使用def来定义函数，然后就是一个空格和函数名称;

(1) Python执行def时，会创建一个函数对象，并绑定到函数名变量上。

2.参数列表

(1）圆括号内是形式参数列表，有多个参数则使用逗号隔开

(2)形式参数不需要声明类型，也不需要指定函数返回值类型

(3)无参数，也必须保留空的圆括号

(4)实参列表必须与形参列表一一对应

3.return返回值

(1)如果函数体中包含return语句，贝则结束函数执行并返回值;

(2)如果函数体中不包含return语句，贝则返回None值。

4．调用函数之前，必须要先定义函数，即先调用def 创建函数对象

(1)内置函数对象会自动创建

(2)标准库和第三方库函数，通过import导入模块时，会执行模块中的def语句我们通过实际定义函数来学习函数的定义方式。

形参和实参

def printMax(a, b):
    '''实现两个数的比较，并返回较大的值 '''
    if a > b:
        print(a, "较大值")
    else:
        print(b, "较大值")
printMax(10,20)

上面的printMax函数中，在定义时写的printMax(a,b)。a和b称为“形式参数”，简称“形参”。也就是说，形式参数是在定义函数时使用的。形式参数的命名只要符合“标
识符”命名规则即可。调用函数时，传递的参数称为“实际参数”，简称“实参”。上面代码中，
printMax(10,20)，10和20就是实际参数。

文档字符串(函数的注释)

程序的可读性最重要，一般建议在函数体开始的部分附上函数定义说明，这就是“文档字符串”，也有人成为“函数的注释”。我们通过三个单引号或者三个双引号来实现，中间可以加入多行文字进行说明。

help(函数名.__doc__)可以打印输出函数的文档字符串。

返回值

return返回值要点∶
1.如果函数体中包含return语句，则结束函数执行并返回值;
2.如果函数体中不包含return语句，则返回None值。
3.要返回多个返回值，使用列表、元组、字典、集合将多个值“存起来”即可。

 

变量的作用域（全局变量和局部变量）

 变量起作用的范围称为变量的作用域，不同作用域内同名变量之间互不影响。变量分为∶全局变量、局部变量。

全局变量:

1.在函数和类定义之外声明的变量。作用域为定义的模块，从定义位置开始直到模块结束。

2.全局变量降低了函数的通用性和可读性。应尽量避免全局变量的使用。

3.全局变量─般做常量使用。

4.函数内要改变全局变量的值，使用global声明—下

局部变量:

1.在函数体中（包含形式参数）声明的变量。

2.局部变量的引用比全局变量快，优先考虑使用。

3.如果局部变量和全局变量同名，则在函数内隐藏全局变量，只使用同名的局部变量

局部变量和全局变量效率测试

局部变量的查询和访问速度比全局变量快，优先考虑使用，尤其是在循环的时候。在特别强调效率的地方或者循环次数较多的地方,可以通过将全局变量转为局部变量提高运行速度。

import math
import time
def test01():
    start = time.time()
    for i in range(10000000):
        math.sqrt(30)
    end = time.time()
    print(end-start)

def test02():
    b = math.sqrt
    start01 = time.time()
    for i in range(10000000):
        b(30)
    end01 = time.time()
    print(end01-start01)

test01()
test02()

参数的传递

函数的参数传递本质上就是∶从实参到形参的赋值操作。Python中“一切皆对象”，所有的赋值操作都是“引用的赋值”。所以，Python中参数的传递都是“引用传递”，不是“值传递”。具体操作时分为两类:

1.对“可变对象”进行“写操作”，直接作用于原对象本身。

2.对“不可变对象”进行“写操作”，会产生一个新的“对象空间”，并用新的值填充这块空间。（起到其他语言的“值传递”效果，但不是“值传递”)

可变对象有∶

字典、列表、集合、自定义的对象等

不可变对象有∶

数字、字符串、元组、function等

传递可变对象的引用

传递参数是可变对象(例如∶列表、字典、自定义的其他可变对象等），实际传递的还是对象的引用。在函数体中不创建新的对象拷贝，而是可以直接修改所传递的对象。

传递不可变对象的引用

传递参数是不可变对象（例: int、float、字符串、元组、布尔值），实际传递的还是对象的引用。在”赋值操作”时，由于不可变对象无法修改，系统会新创建一个对象。

浅拷贝和深拷贝

浅拷贝(copy)：不拷贝子对象的内容，只是拷贝子对象的引用

深拷贝(deepcopy)：会连子对象的内存也全部拷贝一份，对子对象的修改不会影响源对象